介紹工藝之前，我們先聊一下昨天一個朋友提到的日本日新的離子注入設備。日本日新是全球3大離子注入設備商之一。

1973年的時候，該公司就開始做離子注入的工藝設備。

目前的主要業(yè)務設備如上表。詳細的可以去它主頁了解。

重點介紹激光領(lǐng)域用到的一款設備：

主要是注入H離子用的，可以達到400KeV的H+離子注入。

主頁：http://www.nissin-ion.co.jp/en/sitemap.html

2016年，日本日新離子機株式會社與揚州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)簽訂了合作協(xié)議。日新株式會社將在揚州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)投資興建離子注入機設備生產(chǎn)廠。

離子注入工藝參數(shù)

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離子注入就像上圖一樣，把離子砸到晶圓中。涉及到使用的力度、數(shù)量、角度，砸進去的深度等。

或許大家看注入機設備規(guī)格的時候，會注意到在討論能量范圍的時候，KeV注明是單電荷。

我們知道擴散源以原子的形態(tài)被打入等離子發(fā)生室內(nèi)，其核外電子被電離游走掉，有的原子被電離掉一個電子、有的兩個、甚至3個，電離出來的電阻越多，需要的能力越大。因此在一鍋Plasma中，一價的離子是最多的。

一般的離子注入機都有電荷的能力，原理大家可以想象高中學的什么庫侖作用力吧，帶的電荷不同，電磁場中獲得的動量不同。設備可以選擇工藝需要的價態(tài)離子進行注入。

如果單電荷可以做到400KeV的能量的話，對應3+離子可以做到1200KeV，可以直接倍速關(guān)系。

離子注入的關(guān)鍵工藝是如何控制摻雜劑量、注入深度等。

例如上圖As注入到Si晶格中，As離子進入硅之后，不斷和硅原子碰撞，逐步損失能量，最后停下來，停下來的位置是隨機的，大部分不在晶格上的，也就沒有電活性。

1963年Lindhard，Scharff 和 Schiott首先確立了注入離子在靶內(nèi)的分布理論。簡稱LSS理論。

LSS理論就是討論離子是靶內(nèi)是如何停下來的，靠靶的原子核或者核外電子。再給他們二位起個名字叫阻止本領(lǐng)。

https://wenku.baidu.com/view/5935cde8970590c69ec3d5bbfd0a79563c1ed43c.html更詳細的知識可以看文庫文件。

如果我們只知道需要摻雜的劑量，和離子能量，如何計算注入離子在靶材中的濃度和深度

例如一個140KeV的B+離子，注入150mm的6寸硅片上，注入劑量Q=5*1014/cm2，襯底濃度2*1016/cm3.

估算注入離子的投影射程，標準偏差、峰值濃度、結(jié)深。

如果注入時間1分鐘，估算所需束流。

另外注入到其他襯底材料的時候，同樣的離子，和硅單晶比的話，晶格常數(shù)越大的，越容易注入，晶格常數(shù)越小，越難注入。就好比往雞蛋籃子里面丟沙子一樣的道理，縫隙越大越容易塞進去。

不過不同注入能力的離子注入設備，價格也相差不少呢，比如第三代半導體這種，也要上千W，一臺設備也要占地大幾十平的房間，真是燒錢的老母雞，就是不知道能不能下金蛋。

責任編輯：xj

原文標題：離子注入工藝的設計與計算

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